管材弯曲有限元仿真分析及试验研究

利用有限元仿真分析方法对管材弯曲成形过程进行数值模拟,指出了弯曲过程中开裂、起皱、截面畸变等缺陷,分析了弯曲区域内管材壁厚变化规律.在此基础上进行工艺试验,并对试验后管材壁厚进行分析.试验结果与仿真分析结果吻合良好,两者均表明,弯曲过程中,弯角外侧管壁肇厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增加,最大减薄和最大增厚均处于弯角中间部位.管材弯曲过程中,弯角外侧平均壁厚应变ε_t随着相对弯曲半径R/to的增大而减小;当R/to过小时,管壁外侧会过渡减薄,甚至破裂.     

1Cr18Ni9Ti管弯曲回弹的有限元模拟与试验分析

在对大量管材弯曲成形试验的基础上,对1Cr18Ni9Ti管材的弯曲成形过程进行了有限元模拟分析,经过验证,有限元分析计算结果基本正确。试验和分析表明,1Cr18Ni9Ti管材弯曲成形后具有较强的回弹趋势,弯曲回弹角随弯曲角和弯曲半径增大而增大,而且具有随相对管壁厚增大而略为减小的回弹趋势。     

管材三维无芯弯曲过程有限元模拟

建立了管材三维弯曲成形有限元模型,对管材弯曲成形过程进行模拟,分析了管材弯曲过程中应力、应变分布情况,探讨了弯曲角速度对管材成形过程的影响。结果表明,管材弯曲过程中,弯角外侧管壁壁厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增大。弯曲角速度越大,管材内外侧壁厚变化越大,越容易发生拉裂、起皱等畸变。     

圆管绕弯壁厚变化的数值模拟研究

应用有限元软件ABAQUS对圆管绕弯成形过程进行数值模拟,研究了相对弯曲半径R/D、摩擦条件及弯曲角度对弯管壁厚变化的影响规律.研究结果表明:随着R/D值的增加,弯曲外侧最大壁厚减薄率和弯曲内侧最大壁厚增厚率都呈下降趋势;随着摩擦系数的增大,管弯曲外侧壁厚变薄率、弯曲内侧壁厚增厚率都迅速增大;弯曲角度越大,壁厚减薄率和增厚率也越大.实验验证表明,模拟结果与实验结果基本一致.     

管材弯曲中外侧壁厚变化的数值模拟

回转牵引式弯曲成形是一种高质量、高效率的管材弯曲成形方式,能够有效地防止起皱、管壁的过分减薄和截面的椭圆化等成形缺陷.以圆形钢管为研究对象,采用有限元软件DEFORM-3D对弯曲成形过程进行数值模拟,找出管壁最大减薄处所在的位置,并获得滚珠与管壁的间隙、滚珠角速度及压力模速度对弯管外侧壁厚变化的影响规律.结果表明,随着滚珠与管壁间隙的增大,管壁受滚珠的影响变小,即壁厚变化较小;随着滚珠角速度的增大,壁厚变化先减小后增大,当滚珠角速度与弯曲模角速度大小相同时,壁厚变化最小;随着压力模速度的增大,壁厚变化渐渐变小,当压力模速度为64.28 mm·s-1时,壁厚变化最小.采用数值模拟后的优化参数在弯管机上进行试制,生产出合格件,模拟结果与实验结果基本吻合.     

小直径LF6铝合金管数控弯曲回弹规律

航空用小直径铝合金管在数控弯曲卸载后会产生比较明显的回弹现象,影响零件的几何和形状精度。基于有限元软件AUTOFORM,建立了LF6铝合金管数控弯曲弹塑性有限元模型。利用该模型,研究了弯曲角度与卸载后回弹角度之间的关系,并通过正交实验分析了工艺参数对小直径LF6铝合金管数控弯曲回弹的影响规律。结果表明,回弹角随着弯曲角度的增大而线性增大;回弹角随芯棒伸出量的增大而减小,随芯棒与管材间隙和管材与压块间摩擦系数的增大而增大,压块相对助推速度小于1时,回弹角增大。     

Ti35合金管材数控弯曲成形规律有限元模拟研究

利用Abaqus有限元软件对新型耐蚀Ti35合金管材的数控弯曲过程进行了模拟研究。研究了弯曲角度、芯棒伸出量、压块相对助推速度和相对弯曲半径对Ti35合金管材成形结果的影响。结果表明,Ti35合金管材数控弯曲截面扁化率和回弹角随弯曲角度的增大而增大;弯曲变形越剧烈(如减小弯曲半径、压块相对助推速度,或增大芯棒伸出量),壁厚减薄率越大,回弹角越小。截面扁化率随芯棒伸出量、相对弯曲半径的增大而减小。     

小直径管无芯弯曲壁厚变形的试验研究

通过大量小直径管弯曲成形试验,分析了弯管壁厚方向的应变分布状态,指出管壁厚变形主要受材料力学性能和变形几何因素的影响,沿弯曲线呈非均匀分布,最大减薄和增厚量均产生在弯曲内角中部。推导出限制弯管壁厚变化量的许用最小弯曲半径公式,经试验验证具有一定的实用价值。     

大径厚比不锈钢弯管内胀冷推弯成形数值模拟及实验研究北大核心CSCD

通过对规格为Φ70 mm×2 mm的不锈钢管进行内胀冷推弯成形数值模拟和实验研究,讨论了管坯结构、聚氨酯填块填充方式、反推力大小及润滑方式对弯曲角度为118.5°的大径厚比不锈钢弯管成形质量的影响。结果表明:管坯采用补偿端头结构可有效抑制弯曲内侧的材料堆积增厚,降低弯曲内侧的起皱风险;与冲头相接触的聚氨酯填块厚度为30 mm、其余聚氨酯填块厚度为15 mm时,填块的支撑效果更好且更有利于力的传递;反推力会影响内压及材料流动,反推力过小时,管坯内压不足,弯曲内侧不贴模且出现起皱现象,反推力过大时,摩擦力也相应增大,不利于内侧材料流动,会导致材料堆积引起管壁弯曲内侧起皱;弯管成形时摩擦力直接影响材料流动,采用分区域润滑的方式可改善管壁弯曲内侧的材料流动,有效减小管壁弯曲内侧的起皱风险,并有利于提高直端推出量。     

TA2钛环形管热推成形的三维有限元数值模拟

应用商业有限元软件ANSYS对TA2钛环形管热推弯曲成形过程进行了有限元数值模拟。并对成形过程中环形管内侧凹边、外侧凸边及侧面的应力、应变分布数据以及弯曲成形过程中壁厚的变化进行了分析。结果表明：管件峦变形过程中等效应力值总的变化随着弯曲角度的的增大而增大，而且弯曲管件的内侧凹边管壁的应力值比外侧凸边管壁要大，内壁受到压应力而外壁受到的拉应力；等效应力变数值内侧管壁的应变值比外侧管理壁要大，在弯曲过程中由于弯曲半径小，弯曲变形大，在弯制过程中，弯管内侧凹边受压缩使壁厚墙厚，而外侧凸边因受拉伸而壁厚减薄。数值模拟与实验所得结果一致。     

薄壁钢管内胀推弯成形数值模拟及实验研究

针对薄壁管材弯曲成形过程中内壁起皱、外壁拉裂等成形缺陷,采用内胀推弯工艺成形规格为Φ30mm×0.3mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管材。有限元模拟了不同内胀压力下,薄壁管成形性能和壁厚分布,并进行了实验研究。结果表明,该工艺可以很好的解决内壁起皱、外壁拉裂等成形缺陷,对生产实践具有一定的指导意义。     

薄壁管材激光弯曲过程热力耦合有限元分析

管材激光弯曲是一种柔性金属塑性加工方法,特别适合薄壁管材弯曲。文章对大径厚比薄壁管材的激光弯曲过程进行热力耦合有限元分析,建立了管材激光弯曲热力耦合有限元分析模型,并进行实验验证。对于薄壁管材激光弯曲,弯曲内侧局部凸起现象较为严重,激光光斑尺寸对凸起程度有一定影响,但不显著。     

弯模间隙对5A06管弯曲横截面畸变及壁厚变化的影响

通过对5A06管材的弯曲实验和不同弯模间隙下的有限元模拟发现：弯管横截面长、短轴变化率和外侧壁厚减薄均随弯曲模间隙的增大而增大,弯管内侧壁厚增厚随弯曲模间隙的增大而减小。采用弯模实际装配间隙进行建模,可获取与实际弯曲更为接近的仿真效果并提高计算精度。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

管无芯弯曲中塑性变形规律的研究

通过大量管材弯曲试验,分析了沿弯曲线的切向和管壁厚方向的应力应变状态,给出弯管内、外侧管壁厚变化量和切向应变的近似计算公式。在后续试验的基础上,逐步将修正公式适用于实际生产。同时,为管材弯曲成形机理研究作了相应的基础准备工作。     

Influence of Additional Tensile Force on Springback of Tube Under Rotary Draw Bending

According to the characteristics of tube under rotary draw bending, the formulae were derived to calculate the springback angles of tubes subjected to combined bending and additional tension. Especially, as the neutral layer (NL) moves to the inner concave surface of the bend, the analytical values agree very well with the experimental results. The analysis shows that the additional tensile force causes the movement of the NL toward the bending center and makes the deformation behavior under rotary draw bending or numerically controlled (NC) bending different with that under pure bending, and also it could enlarge the springback angle if taking the movement of the NL into consideration. In some range, the springback angle would increase slightly with larger wall thickness/diameter ratio and decrease with wall thinning. The investigation could provide reference for the analysis of rotary draw bending, the design of NC tube bender and the related techniques.     

Study of Intrusion Bending for Steel Tubes with Thin Wall Thickness

In regard to light-weight structural members for automobiles, attention to hydroforming has been increasing. Intrusion-bending method is well suited to the preliminary bending of hydroformed structural members of automobiles, because straight tubes can be bent into three-dimensional forms by this new method. However, in the case of tubes with a thin wall thickness, wrinkling remains a problem. In this report, application of intrusion bending method to tubes with extremely low ratios of wall thickness to outer diameter (from 1.2 to 1.9%), and whose steel grades are SSPDX, SAFC440R, and SAFC590T was investigated. A summary of this study is as follows. Effects of steel grades and wall thickness ratios on wrinkle formation, eccentricity, and ovality are studied. Relationships between wrinkle generation and gyro movement are investigated. This article was presented at Materials Science & Technology 2007, Automotive and Ground Vehicles symposium held September 16-20, 2007, in Detroit, MI.     

Effects of process parameters on numerical control bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes

Numerical control(NC) bending experiments with different process parameters were carried out for 5052O aluminum alloy tubes with outer diameter of 70 mm, wall thickness of 1.5 mm, and centerline bending radius of 105 mm. And the effects of process parameters on tube wall thinning and cross section distortion were investigated. Meanwhile, acceptable bending of the 5052O aluminum tubes was accomplished based on the above experiments. The results show that the effects of process parameters on bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes are similar to those for small diameter thin-walled tubes, but the forming quality of the large diameter thin-walled aluminum alloy tubes is much more sensitive to the process parameters and thus it is more difficult to form.     

基于显著性的薄壁铝合金管小弯曲半径数控弯曲工艺参数优化(英文)

薄壁铝合金管小弯曲半径数控弯曲是个多因素耦合、多模具约束下的复杂过程。提出以有限元模拟为基础,基于显著性的工艺参数优化方法,即采用析因因子设计分析工艺参数对成形质量,即最大壁厚减薄率和最大截面畸变变化率影响的显著性,获得影响显著的参数,即管与防皱模间间隙的最优值,并确定其他影响不显著的参数值,包括管与模具间的间隙和摩擦、芯棒伸出量和助推速度。结果应用于规格为d50mm×1mm×75mm和d70mm×1.5mm×105mm(管外径D0×管壁厚t0×弯曲半径R)的铝合金管弯曲,获得了合格的管件。